析氯/析氧用阳极催化电极的制备与性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:neu20063043
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随着经济的迅速发展,能源被极大地消耗,人们对化石燃料的利用导致了许多环境问题,并且全球面临能源短缺的问题,为了解决能源需求与环境污染之间的矛盾,寻求新能源以及提高能源的利用率和生产效率成为人类面临的重大问题。氯碱工业在我国国民经济的发展中发挥着重要作用,但其生产过程中的高能耗问题依然是一个严峻的考验,所以提高其生产过程中产物的产量和生产效率是一个亟待解决的问题。氢能源被认为是一种绿色可再生能源,但是电解水制氢过程中较大的阳极过电位是影响制氢效率的重要问题,因此,降低析氧过电位成为电解水制氢领域研究的热点问题。本文主要研究了析氯析氧用金属氧化物电极的制备及其电化学催化性能,主要为以下内容:(1)采用电沉积的方法在碳纤维布上成功生长出RuO2纳米颗粒,并分别在5 M NaCl和1 M KOH中进行了析氯析氧测试。在析氯反应过程中,当电位为1.2 V vs.SCE时,RuO2/CC-10催化电极的电流密度达到175 mA cm-2,体现出良好的电催化析氯性能。在析氧反应过程中,当电流密度为80 mA cm-2时,RuO2/CC-10电极的电位为1.66V vs.RHE,相对于其他催化电极,其具有较好的电催化析氧性能。(2)分别采用一步水热再电沉积和两步水热再电沉积的方法制备出两种催化电极SnO2-RuO2/CC和SnO2-TiO2-RuO2/CC,经过电化学测试我们发现,SnO2-RuO2/CC-10和SnO2-TiO2-RuO2/CC-10具有较好的析氯析氧电催化性能,我们将RuO2/CC-10、SnO2-RuO2/CC-10和SnO2-TiO2-RuO2/CC-10催化电极的析氯析氧性能进行了比较,发现氧化物的层数越多,越不利于电催化反应的进行。(3)运用共沉积的方法在碳纤维布上制备出Sb掺杂的RuO2纳米颗粒催化电极(Sb-RuO2/CC),我们发现,当Sb3+掺杂量为0.5 mM时,最终制备出的催化电极Sb-RuO2/CC-0.5具有较好的电催化析氯性能,当电位为1.2 V vs.SCE时,其电流密度为89 mA cm-2,相对于其他掺杂量的催化电极,其具有优异的电催化析氯性能。
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